锚杆寿命的讨论讲解材料

岩石力学与工程学报2002年1月关于锚杆“定时炸弹”问题的讨论——答郭映忠教授Contents锚杆“定时炸弹”问题的提出1现场取样调查结果与分析2室内模拟实验结果与分析3砂浆锚杆使用寿命评估4锚杆“定时炸弹”问题的提出2000年5月8~10日，“边坡灾害及其防治研究会”在香港召开。鉴于我国在20世纪60年代以来各类工程中使用了大量锚杆，70年代以后使用了许多锚索。这些锚杆、锚索的先进性、可靠性、经济性无可怀疑。问题是，在用作永久支护的无数工程中，它们的使用寿命究竟有多长？会否有一天寿终正寝，成为工程中的“定时炸弹”，使工程毁于一旦？对现场调查的分析（1）地下工程中以普通水泥砂浆为锚杆注浆材料时，其碳化速度甚缓，可不考虑握裹层碳化对锚杆锈蚀的影响。（2）锚杆杆体须对中放置，以保证握裹层厚度。其较薄或无砂浆者，在渗漏水作用下均产生了不同程度的锈蚀。（3）锚杆因各地环境条件、使用年限不同而具有不同的腐蚀速度。处于干湿交替或触水条件下锚杆腐蚀率为0.03~0.08mm/a，承载力下降较大；裸露而不触水者为0.002~0.004mm/a，承载力下降较少；握裹层质量好者8~12a无锈蚀；无砂浆的锚杆锈蚀严重，使用28a即已不能满足设计要求。实验室模拟实验承载力损失率预测：当Δr很小时，式（1）近似为（1）锚杆应力腐蚀实验结果试件编号涂料种类砂浆配比实验环境施加应力MPa实验龄期d裂缝处锈蚀面积mm²腐蚀速度mm/a应PG-1/425号普通硅酸盐水泥：中砂：水1:1:0.42干湿交替，每14d循环一次23.612030.22180210.25应PB丙烯酸酯共聚乳液水泥浆二道23.6180170.06应PH环氧沥青一道/23.618040.04表二分析结果：(1)握裹层开裂对锚杆的锈蚀规律为裂缝越宽其锈蚀面积及深度越大(2)掺有减水剂膨胀剂和阻锈剂的砂浆锚杆的平均锈蚀程度最轻普通硅酸盐水泥砂浆锚杆的最重而丙乳锚杆的则居中(3)对无涂层试件密闭潮湿条件下均无锈蚀永久浸泡试件锈蚀程度高于干湿交替试件(4)对有涂料试件环氧沥青涂料试件潮湿条件下无锈蚀干湿交替条件下锈蚀面积大于永久浸泡试件(5)丙乳试件潮湿条件下锈蚀面积小于相应的干湿交替试件但锈蚀深度则大于后者裸露锚杆腐蚀速度实验结果试件编号实验溶液之PH值实验方式不同龄期腐蚀速度mm/a30d90d180dC7.4密闭潮湿0.0120.0090.005Z7.4永久浸泡0.1180.0480.028J7.4干湿交替0.0830.0490.030S5.0~5.5永久浸泡0.0270.1500.089A8.5~9.0永久浸泡0.1420.0600.034研究表明：(1)在永久浸泡3种试件中锚杆体在弱酸性溶液中的平均腐蚀速度较规律地为中性和弱碱性中的2倍以上而在弱碱性溶液中的腐蚀速度又比在中性中的略高。(2)置于密闭且空气相对湿度为100%条件下的锚杆其腐蚀速度仅为永久浸泡和干湿交替试件腐蚀速度的1/5左右。(3)无论在何种实验环境中锚杆腐蚀量均随时间延长而增加腐蚀速度则随时间延长而减小。锚杆腐蚀速度-时间关系曲线有涂料锚杆腐蚀实验结果试件编号涂料种类实验方式杆体锈蚀面积百分比%（龄期18d）最大腐蚀速度mm/a（龄期180d）TH环氧沥青一道密闭潮湿0.3≈0中性永久浸泡0.5干湿交替0.7弱酸性水永久浸泡2.7弱碱性水永久浸泡1.2TL阳离子氯丁胶乳水泥浆二道密闭潮湿12.10.087中性永久浸泡2.70.094干湿交替9.10.193弱酸性水永久浸泡42.50.123弱碱性水永久浸泡9.40.175TB丙烯酸酯共聚乳液水泥浆二道密闭潮湿2.20.195中性永久浸泡1.60.116干湿交替5.50.083弱酸性水永久浸泡17.50.157弱碱性水永久浸泡0.50.142砂浆锚杆使用寿命 （1）优质砂浆锚杆使用寿命X为碳化深度（mm）；α为碳化深度系数；t为碳化龄期（a）；B为常数，b=0.4~0.6。砂浆锚杆使用寿命 （2）施工质量不良砂浆锚杆使用寿命约50年（3）施工质量不良且环境恶劣时砂浆锚杆使用寿命约20~25年结语（1）“永久性”根本不存在；（2）有必要对锚杆使用寿命问题作更深入、系统的研究